KR20130058689A - Compressor of an exhaust-gas turbocharger - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스 터보차저(1)의 압축기(8)에 관한 것으로, 상기 압축기는: 압축기 휠 회전방향(VR)으로 구동될 수 있는 압축기 휠(11); 흡입 공기의 유동 방향으로 관찰할 때, 바람직하게는 관형의 압축기 유입구(12)와 압축기 토출구(13) 사이에 압축기 휠(11)이 배치되는 압축기 하우징(10); 및 압축기 하우징(10) 내에서 압축기 토출구(13)로부터 압축기 유입구(12)로 진행되는 오버런 공기 재순환 밸브 유입 덕트(14, 15)를 포함하며, 유입 덕트(14, 15)는 상기 압축기 유입구(12)의 내경(Di)에 대해 실질적으로 원주방향으로 압축기 유입구(12)에 개방된다.The present invention relates to a compressor (8) of an exhaust gas turbocharger (1), which comprises: a compressor wheel (11) which can be driven in a compressor wheel rotational direction (VR); When viewed in the direction of flow of intake air, the compressor housing 10 is preferably arranged with a compressor wheel 11 between the tubular compressor inlet 12 and the compressor outlet 13; And an overrun air recirculation valve inlet duct 14, 15 running from the compressor outlet 13 to the compressor inlet 12 in the compressor housing 10, wherein the inlet ducts 14, 15 are the compressor inlet 12. Is open to the compressor inlet 12 substantially circumferentially with respect to the inner diameter D i ).

Description

배기가스 터보차저의 압축기{COMPRESSOR OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}Compressor of exhaust gas turbocharger {COMPRESSOR OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저의 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor of an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.

오버런 공기 재순환 밸브가 구비된 일반적인 압축기에서, 압축기 하우징은 압축기 토출구로부터 압축기 유입구로 진행되는 유입 덕트를 구비한다. 상기 유입 덕트는 배기가스 터보차저의 작동 중에 펌핑 효과를 방지하기 위해 오버런 공기 재순환 밸브에 의해 제어되고, 이런 펌핑 효과는 예컨대 차량의 제동 동작으로 인해 스로틀 플랩은 폐쇄되지만 배기가스 터보차저는 여전히 높은 회전 속도로 작동하게 되는 경우에 발생할 수 있다. 이런 상황에서, 전술한 효과를 방지하기 위해, 오버런 공기 재순환 밸브가 개방되고, 공기가 압축기 토출구 또는 압력측으로부터 압축기 유입구로 전달되어, 현저한 압력 생성 없이 압축기 휠을 통한 연속적인 유동을 보장한다.In a typical compressor equipped with an overrun air recirculation valve, the compressor housing has an inlet duct running from the compressor outlet to the compressor inlet. The inlet duct is controlled by an overrun air recirculation valve to prevent the pumping effect during operation of the exhaust turbocharger, which is effected by the throttle flap being closed, for example due to the braking operation of the vehicle, but the exhaust turbocharger is still at high rotation. This can happen if you are operating at speed. In this situation, in order to prevent the above-mentioned effect, the overrun air recirculation valve is opened and air is transferred from the compressor outlet or the pressure side to the compressor inlet to ensure continuous flow through the compressor wheel without generating significant pressure.

이미 공지된 설계에서는, 유입 덕트가 압축기 유입구를 향해 반경방향으로 진행되는데, 이는 배기가스 터보차저의 샤프트 중심을 향해 유입이 유도된다는 것을 의미한다.In already known designs, the inlet duct runs radially towards the compressor inlet, which means that the inflow is directed towards the shaft center of the exhaust turbocharger.

공지된 배기가스 터보차저의 상기 설계에 의해 본 발명의 맥락 내에서 수행된 시험에 의하면, 압축기 휠에 대한 유동 방향으로 인해 유입 덕트가 샤프트에 대해 반경방향으로 개방되기 때문에 유동 소음이 발생하여, 상기 유형의 배기가스 터보차저가 구비된 차량의 작동 중에 바람직하지 않은 소음 공해를 초래할 수 있다.Tests conducted within the context of the present invention by this design of known exhaust turbochargers show that flow noise occurs because the inlet duct opens radially with respect to the shaft due to the flow direction to the compressor wheel. Undesirable noise pollution can occur during operation of a vehicle equipped with a type of exhaust turbocharger.

이에 반하여, 본 발명의 목적은, 전술한 유동 소음을 방지하거나 현저히 저감하는 것을 가능하게 하고, 또한 모든 발생된 공진을 감쇠하는 것을 가능하게 하는 청구범위 제1항의 전제부에 명시된 유형의 압축기를 제공하는 데에 있다.On the contrary, it is an object of the present invention to provide a compressor of the type specified in the preamble of claim 1 which makes it possible to prevent or significantly reduce the above-mentioned flow noise and to attenuate all generated resonances. It's there.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.This object is achieved by the features of claim 1.

상기 청구범위에 따르면, 유입 덕트는 관형 압축기 유입구의 관 내경에 대해 적어도 원주방향으로 압축기 유입구에 개방되도록 압축기 하우징 내에 배치된다. 상기 개방은 압력측으로부터 흡입 공기로 재순환되는 공기의 원주방향으로 유도된 유입 또는 접선방향 유입을 초래하는 적어도 실질적으로 접선방향의 개방으로도 지칭될 수 있고, 이러한 유입은 압축기 휠에 대해 적어도 실질적으로 악영향을 미치지 않으며, 그에 따라 적어도 소음이 사실상 인지되지 않을 정도까지 도입부에서 설명된 유동 소음을 저감한다.According to the claims, the inlet duct is arranged in the compressor housing to open to the compressor inlet at least circumferentially with respect to the tube inner diameter of the tubular compressor inlet. The opening may also be referred to as at least substantially tangential opening which results in a circumferentially induced inlet or tangential inlet of air recycled to the intake air from the pressure side, which inlet is at least substantially to the compressor wheel. It does not adversely affect and thus reduces the flow noise described in the introduction, at least to the extent that the noise is virtually unacceptable.

실질적으로 원주방향으로 유도된 유동은 유동 손실을 저감하기 위해 유동방향으로 유도되는 축방향 성분을 가질 수도 있다.The substantially circumferentially induced flow may have an axial component induced in the flow direction to reduce flow loss.

이런 목적으로, 압축기 유입구에는 원통형 또는 절두원추형 유입 영역이 구비될 수 있고, 유입 덕트는 전술한 방식으로 상기 유입 영역에 개방된다.For this purpose, the compressor inlet can be provided with a cylindrical or truncated conical inlet zone, the inlet duct being opened to the inlet zone in the manner described above.

종속 청구항들은 본 발명의 유리한 개선들에 관한 것이다.The dependent claims relate to advantageous improvements of the invention.

특히 바람직한 실시예에서, 유입 덕트는 재순환 공기의 유입이 압축기 휠의 회전방향으로 진행되도록 압축기 유입구에 개방된다. 그러나, 압축기 휠의 회전방향과 반대 방향의 유입 또한 원칙적으로 가능하다.In a particularly preferred embodiment, the inlet duct is open at the compressor inlet so that the inlet of the recycled air proceeds in the direction of rotation of the compressor wheel. However, inflow in the opposite direction of rotation of the compressor wheel is also possible in principle.

본 발명의 다른 상세들, 이점들, 특징들은 아래의 도면에 기반하는 예시적인 실시예들의 후술하는 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기가 구비될 수 있는 배기가스 터보차저의 부분절개 사시도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 제1 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 압축기의 제2 실시예를 도시한다.Other details, advantages, and features of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments based on the drawings below.
1 shows a partial cutaway perspective view of an exhaust gas turbocharger which may be equipped with a compressor according to the invention.
2 and 3 show a first embodiment of a compressor according to the invention.
4 shows a second embodiment of a compressor according to the invention.

도 1은 배기가스 유입구(3) 및 배기가스 토출구(4)를 구비한 터빈 하우징(2)을 포함하는 본 발명에 따른 배기가스 터보차저(1)를 도시한다.1 shows an exhaust gas turbocharger 1 according to the invention comprising a turbine housing 2 with an exhaust gas inlet 3 and an exhaust gas outlet 4.

또한, 터빈 휠(5)이 터빈 하우징(2) 내에 배치되고, 샤프트(6)에 체결된다.In addition, a turbine wheel 5 is disposed in the turbine housing 2 and fastened to the shaft 6.

다수의 블레이드(단지 블레이드(7)만 도시됨)가 터빈 하우징(2) 내에서 배기가스 유입구(3)와 터빈 휠(5) 사이에 배치된다.Multiple blades (only blades 7 are shown) are arranged in the turbine housing 2 between the exhaust gas inlet 3 and the turbine wheel 5.

아울러, 배기가스 터보차저(1)는 압축기(8)를 포함하고, 상기 압축기의 압축기 하우징(10)은 통상의 방식으로 베어링 하우징(9)을 통해 터빈 하우징(2)에 연결된다. 압축기 하우징(10) 내에서 압축기 휠(11)이 샤프트(6)의 제2 단부에 체결된다. 도 1에 도시된 배기가스 터보차저(1)에서 사용될 수 있는 본 발명에 따른 압축기(8)의 두 실시예를 도시하고 있는 도 2 내지 도 4에 기반하여, 본 발명에 따른 압축기(8)의 상세가 이하에 설명될 것이다.In addition, the exhaust gas turbocharger 1 comprises a compressor 8, the compressor housing 10 of which is connected to the turbine housing 2 via the bearing housing 9 in a conventional manner. In the compressor housing 10 a compressor wheel 11 is fastened to the second end of the shaft 6. Based on FIGS. 2 to 4 showing two embodiments of the compressor 8 according to the invention which can be used in the exhaust gas turbocharger 1 shown in FIG. 1, of the compressor 8 according to the invention. Details will be described below.

도 2 및 도 3에 따른 실시예는 도 2에서 압축기 휠을 "회전방향(VR)"이라는 표시와 함께 3개의 도면 화살표(VR)에 의해 명확히 보여주되, 이는 압축기 휠(11)을 연관된 회전방향과 함께 나타내고 있다. 압축기 휠(11)은 도 3에 도시되며, 샤프트(6) 상에 배치된다.The embodiment according to FIGS. 2 and 3 is clearly shown in FIG. 2 by the three view arrows VR with the indication “rotation direction VR”, which shows the compressor wheel 11 in the associated direction of rotation. It is shown with The compressor wheel 11 is shown in FIG. 3 and is arranged on the shaft 6.

도 2에서, 오버런 공기 재순환 밸브(도면에 미도시)의 유입 덕트가 도면부호 14로 표시되고, 상기 유입 덕트(14)는 내경(도 4의 DI 참조)에 대해 대략 원주방향 또는 접선방향으로 두 파선 방향을 따라 개방된다. 여기서, 도 3은 명확히 유입 덕트 개구(16)를 보여주는데, 상기 유입 덕트 개구는 압축기 토출구(13)로부터 재순환되는 공기의 접선방향 유입을 허용하기 위해 관형 또는 깔때기형 또는 절두원추형 깔때기 유입구(12)에 개방된다. 도 2 및 도 3에 명확히 도시된 바와 같이, 여기서 유입은 회전방향(VR)과 반대방향으로 진행된다.In FIG. 2, an inlet duct of an overrun air recirculation valve (not shown in the figure) is indicated with reference numeral 14, which is in the circumferential or tangential direction with respect to the inner diameter (see D I in FIG. 4). Open along the two dashed lines. 3 clearly shows the inlet duct opening 16, which is connected to the tubular or funnel or truncated conical funnel inlet 12 to allow tangential inflow of air recycled from the compressor outlet 13. Open. As clearly shown in FIGS. 2 and 3, the inflow here proceeds in a direction opposite to the direction of rotation VR.

도 2에 추가로 도시되고 도면부호 ZK로 표시된 파선 형태의 평행선들은 단지 선행 기술에 따라 배치된 유입 덕트를 명확히 보여주기 위한 것이다. 파선들(ZK)의 상기와 같은 도시는 샤프트(6)에 대해 반경방향으로 배치된 유입 덕트를 명확히 보여주고, 이는 도입부에 설명된 문제점과 연관된다. 여기서, 도 2의 공지된 유입 덕트(ZK)의 이러한 추가적인 도시는 단지 선행 기술과 본 발명의 차이를 명확히 보여주기 위한 것임을 다시 한번 언급한다. 이 유입 덕트(ZK)는 도 2 및 도 3에 따른 실시예나 도 4에 따른 실시예에서 본 발명에 따른 압축기에 구비되지 않는다.Parallel lines in the form of dashed lines, which are further shown in FIG. 2 and denoted by the reference ZK, are for clarity only showing the inlet ducts arranged according to the prior art. This illustration of the broken lines ZK clearly shows the inlet duct arranged radially with respect to the shaft 6, which is associated with the problem described in the introduction. Here, it is mentioned once again that this additional illustration of the known inlet duct ZK of FIG. 2 is merely intended to clearly show the difference between the prior art and the present invention. This inlet duct ZK is not provided in the compressor according to the invention in the embodiment according to FIGS. 2 and 3 or in the embodiment according to FIG. 4.

도 4는 본 발명에 따른 압축기(8)의 제2 실시예를 보여주고, 이는 도 2 및 도 3에 따른 실시예처럼 압축기 유입구(12; 선택된 도면에 미도시) 및 압축기 토출구(13)를 구비한 압축기 하우징(10)을 포함하는 것이 자명하다. 도 4에 마찬가지로 파선으로 나타낸 유입 덕트(15)는 직선으로 진행되는 제1 덕트 영역(15a), 및 이와 인접하는 절곡된 덕트 영역(15b)을 구비하되, 전술한 바와 같이, 압축기 유입구(12)의 내경(DI)에 대해 접선방향으로 또는 실질적으로 원주방향으로 정렬되어 개방된다. 여기서, 개방은 재순환 공기의 유입이 압축기 휠(11)의 회전방향(VR)으로 진행되도록 이루어지고, 이는 도 4에 마찬가지로 화살표(VR)로 표시된다.4 shows a second embodiment of a compressor 8 according to the invention, which has a compressor inlet 12 (not shown in the selected figure) and a compressor outlet 13 as in the embodiment according to FIGS. 2 and 3. It is obvious to include one compressor housing 10. Similarly to FIG. 4, the inlet duct 15 shown by the broken line has a first duct region 15a running in a straight line, and a bent duct region 15b adjacent thereto, and as described above, the compressor inlet 12 It is open aligning tangentially or substantially circumferentially with respect to the inner diameter D I of . Here, the opening is made so that the inflow of recycled air proceeds in the rotational direction VR of the compressor wheel 11, which is indicated by an arrow VR as in FIG. 4.

본 발명의 기재된 개시내용과는 별도로, 도 1 내지 도 4, 특히 도 2 내지 도 4의 개략적인 도해를 추가로 참조한다.Apart from the disclosed disclosure of the invention, reference is further made to the schematic illustrations of FIGS. 1 to 4, in particular FIGS. 2 to 4.

부호의 설명Explanation of symbols

1 배기가스 터보차저1 exhaust turbocharger

2 터빈 하우징2 turbine housing

3 배기가스 유입구3 exhaust inlet

4 배기가스 토출구4 exhaust outlet

5 터빈 휠5 turbine wheel

6 샤프트6 shaft

7 블레이드7 blades

8 압축기8 compressor

9 베어링 하우징9 bearing housing

10 압축기 하우징10 compressor housing

11 압축기 휠11 compressor wheel

12 압축기 유입구12 compressor inlet

13 압축기 토출구13 Compressor outlet

14 오버런 공기 재순환 밸브 유입 덕트14 Overrun air recirculation valve inlet duct

15 오버런 공기 재순환 밸브 유입 덕트15 Overrun air recirculation valve inlet duct

15a, 15b 덕트 영역15a, 15b duct area

16 덕트 개구16 duct opening

ZK 선행 기술의 유입 덕트Inlet duct of ZK prior art

VR 압축기 휠(11)의 회전방향Rotation direction of the VR compressor wheel 11

DI 압축기 유입구(12)의 내경Inner diameter of D I compressor inlet (12)

Claims (4)

배기가스 터보차저(1)의 압축기(8)에 있어서,
압축기 휠 회전방향(VR)으로 구동될 수 있는 압축기 휠(11);
흡입 공기의 유동 방향으로 관찰할 때, 바람직하게는 관형의 압축기 유입구(12)와 압축기 토출구(13) 사이에 압축기 휠(11)이 배치되는 압축기 하우징(10); 및
압축기 하우징(10) 내에서 압축기 토출구(13)로부터 압축기 유입구(12)로 진행되는 오버런 공기 재순환 밸브 유입 덕트(14, 15)를 포함하며,
유입 덕트(14, 15)는 상기 압축기 유입구(12)의 내경(DI)에 대해 실질적으로 원주방향으로 압축기 유입구(12)에 개방되는 것인 압축기.In the compressor (8) of the exhaust gas turbocharger (1),
A compressor wheel 11 which can be driven in the compressor wheel rotation direction VR;
When viewed in the direction of flow of intake air, the compressor housing 10 is preferably arranged with a compressor wheel 11 between the tubular compressor inlet 12 and the compressor outlet 13; And
An overrun air recirculation valve inlet duct (14, 15) running from the compressor outlet (13) to the compressor inlet (12) in the compressor housing (10),
Inlet duct (14, 15) is open to the compressor inlet (12) in a substantially circumferential direction with respect to the inner diameter (D I ) of the compressor inlet (12). 제1항에 있어서,
유입 덕트(15)는 공기 유입이 압축기 휠(11)의 회전방향(VR)으로 이루어지도록 압축기 유입구(12)에 개방되는 것인 압축기.The method of claim 1,
The inlet duct (15) is open to the compressor inlet (12) so that the air inlet is in the direction of rotation (VR) of the compressor wheel (11). 제1항에 있어서,
유입 덕트(14)는 공기 유입이 압축기 휠(11)의 회전방향(VR)과 반대방향으로 이루어지도록 압축기 유입구(12)에 개방되는 것인 압축기.The method of claim 1,
The inlet duct (14) is open to the compressor inlet (12) so that the air inlet is in a direction opposite to the direction of rotation (VR) of the compressor wheel (11). 제1항에 있어서,
유입 덕트(14)는 공기 유입이 유동방향으로 축방향 성분을 포함하도록 압축기 유입구(12)에 개방되는 것인 압축기.The method of claim 1,
The inlet duct (14) is open to the compressor inlet (12) so that the air inlet comprises an axial component in the flow direction.
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